[技术]基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究 [复制链接]

空间光调制器(SLM.0003 v1.0) *Eu ca~%=  
应用示例简述 ?3kfhR  
1. 系统细节 Z_D8}$!  
 光源 b-ULoV  
— 高斯激光束 [#kfl  
 组件 n`? j. s  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ..3TB=Z#  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 cfMj^*I  
 探测器 {f3)!Pei`J  
— 视觉感知的仿真 ++F #Z(p  
— 高帽，转换效率，信噪比 ,Ww)>O+  
 建模/设计 /_l%Dm?  
— 场追迹： v2G_p|+O  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 s\1h=V)!H  
@>B#2t&  
2. 系统说明 ~;QO`I=0P  
R+#|<e5@%o  
ez&v"J  
|8c3%jve  
3. 建模&设计结果 vr/V_  
VZ'[\3J  
不同真实傅里叶透镜的结果： YwQxN"  
GN?^7kI  
di>"\On-  
?P
,z^  
4. 总结 y/h~oGxy  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b/5?)!I  
Ovv~
ymj  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 e3"GC_*#  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Oj\lg2Ck  
q|b#=Af]g  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 QUVwO m  
c^><^LGb  
应用示例详细内容 E#v}//  
lPSyFb"  
系统参数 [U]U *x  
_(5SiK R  
1. 该应用实例的内容 qxf!]jm  
#Gx%PQ`  
6!bVPIyYO  
cKdn3 2Y4  
S3EY9:^C  
2. 仿真任务  gPh;  
sI7d?+  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 f <fa+fB  
Q&@Ls?pu  
3. 参数：准直输入光源 zUXQl{  
&YGd!Q  
G|Rsj{2'  
N9tH0  
4. 参数：SLM透射函数 m~'!  
KV9'ew+M  
#(F/P!qk  
5. 由理想系统到实际系统 ,Md8A`7x~  
SE.r 'J0  
jzI70+E  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 K'%2'd  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 f6vhW66:?x  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 ayfR{RYi  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 O;z:?  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 {^=T&aCYdS  
yhv(KI  
<K;  
g>-pC a  
]$Pl[Vegy  
应用示例详细内容 FM;NA{  
W
HeyE3}p  
仿真&结果 h/5|3  
v_mk{  
1. VirtualLab中SLM的仿真 p4GhT~)l:  
r+n0M';0  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 pFgpAxl  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 =!)Ye:\Q  
 为优化计算加入一个旋转平面 u^|c_5J(  
O42`Z9oK  
3n;>k9{  
WJWi'
|C4  
2. 参数：双凸球面透镜 .a2b&}/.d  
?C)a0>L  
SW5V:|/  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
3}aKok"k  
 由于对称形状，前后焦距一致。 7OAM  
 参数是对应波长532nm。 x1H1[0w,i  
 透镜材料N-BK7。 |y9(qcKn$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 m%m<-.'-  
[As9&]Bv5  
Zc9@G-  
<G|i!Pm  
_P
T5  
9d&@;&al  
3. 结果：双凸球面透镜 YBh|\  
"uCO?hv0  
$B%wK`J  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 hr$Wt?B  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 3LGX ^J<f  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Drm#z05i[g  
/2^"c+/'p  
!LI6_Oq  
r$[`A_  
'41'Gn  
4. 参数：优化球面透镜 aeZ$Wu>]W  
YI+ clh;%9  
"&Hr)yyWG  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 (4o<U%3kGq  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 88Nx/:#Y*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 8\WV.+  
 透镜材料同样为N-BK7。 I3gl+)Q  
Fn>KdoByN  
Ft E5
H  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ;w/@_!~  
"C0?s7Y  
-pmb-#`M  
5{/uHscwLa  
5. 结果：优化的球面透镜 Ml_Hq>
\U  
Az7 ]qb  
cwuzi;f  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 o6tPQ (Vi  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 6ChFsteGFr  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 U$yy7}g  
8Y4mTW  
GP>\3@>  
hrNB"W|?x  
6. 参数：非球面透镜 s$%t2UaV  
!"2S'oQKS  
.n n&K}h  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 (Bq^ D9  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 N0DzFXp  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 K| dI'TnW  
N5[^W`Qf  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 l-Be5?|{_  
"uli~ {IU  
g,9&@g/  
l+#J oc<8  
Xh}S_/9}5  
7. 结果：非球面透镜 (C;Q<  
jme
`Tyd  
V7b;qC'  
 生成期望的高帽光束形状。 C.BlB  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 xa.tH)R  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 7fI2b,~  
&szYa-K*  
:8K}e]!c1  
-"NK"nb  
@R-11wP)M  
8. 总结 AsD$M*It  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 5(gWK{R)*  
z&cM8w:  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6Df*wi!jI  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 k".kbwcaF  
lJ]]FuA-Q  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 |Fz ^(US  
u^G Y7gah